KR102529076B1 - Bi-functional ventilation filter and ventilation system comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다기능성 환기필터 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 마찰전기와 상전이 물질을 활용하여 미세먼지와 초미세먼지의 흡착효율 및 지속성을 향상 시키는 동시에, 환기과정에서 발생되는 냉, 난방 에너지 손실을 감소시킬 수 있는 다기능성 환기필터 및 이를 포함하는 환기시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a multifunctional ventilation filter technology, and more specifically, to improve the adsorption efficiency and sustainability of fine dust and ultrafine dust by utilizing triboelectricity and phase transition materials, and at the same time, cooling and heating energy loss generated in the ventilation process It relates to a multi-functional ventilation filter capable of reducing and a ventilation system including the same.

Description

다기능성 환기필터 및 이를 포함하는 환기시스템{Bi-functional ventilation filter and ventilation system comprising the same } Multifunctional ventilation filter and ventilation system including the same {Bi-functional ventilation filter and ventilation system comprising the same}

본 발명은 다기능성 환기필터 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 마찰전기와 상전이 물질을 활용하여 미세먼지와 초미세먼지의 흡착효율 및 지속성을 향상 시키는 동시에, 환기과정에서 발생되는 냉, 난방 에너지 손실을 감소시킬 수 있는 다기능성 환기필터 및 이를 포함하는 환기시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a multifunctional ventilation filter technology, and more specifically, to improve the adsorption efficiency and sustainability of fine dust and ultrafine dust by utilizing triboelectricity and phase transition materials, and at the same time, cooling and heating energy loss generated in the ventilation process It relates to a multi-functional ventilation filter capable of reducing and a ventilation system including the same.

일반가정에서는 실내 공기의 환기를 위해 창문을 개폐하는 방식으로 외부공기와 내부 공기를 순환 시킨다. 이 과정에서 외부 미세먼지가 내부로 유입되는 문제가 있어 창호형 필터 소재가 등장하고 있다. 하지만, 여전히 초미세먼지 흡착 효율이 낮고, 환기 과정에서 발생되는 열손실에 대한 문제가 존재 한다. In general homes, outside air and inside air are circulated by opening and closing windows to ventilate indoor air. In this process, there is a problem that external fine dust flows into the interior, so window-type filter materials are emerging. However, the adsorption efficiency of ultrafine dust is still low, and there are problems with heat loss generated in the ventilation process.

또한, 다중이용시설이나, 초고층 빌딩과 같은 건물은 쾌적한 실내 공기를 유지하기 위하여 환기 시스템을 갖추고 있다. 이러한 환기 시스템은 건물에 설치되어 외부로부터 공기를 유입하고 내부의 오염된 공기를 배출하여 순환하는 방식으로 이루어지는데, 이 때 외부의 여과되지 않은 공기가 내부로 유입되게 되고, 특히 겨울철과 같은 시기에는 차가운 공기가 유입되어 내부의 온도를 낮추어 건물 내부의 에너지 손실이 생기는 문제점이 발생한다.In addition, multi-use facilities or buildings such as high-rise buildings are equipped with ventilation systems to maintain pleasant indoor air. This ventilation system is installed in a building and is made in such a way that air is drawn in from the outside and polluted air inside is discharged and circulated. The inflow of cold air lowers the temperature inside the building, resulting in energy loss inside the building.

따라서 이러한 문제점 없이 미세먼지와 초미세먼지의 흡착효율 및 지속성을 향상 시키는 동시에, 환기과정에서 발생되는 냉, 난방 에너지 손실을 감소시킬 수 있는 기술이 개발될 필요성이 대두되고 있다.Therefore, there is a need to develop a technology that can improve the adsorption efficiency and sustainability of fine dust and ultrafine dust without these problems, and at the same time reduce cooling and heating energy loss generated in the ventilation process.

국내특허공개번호 제10-2019-0036606호Korean Patent Publication No. 10-2019-0036606

본 발명자들은 다수의 연구결과 마찰전기와 상전이 물질의 활용을 통해 우수한 성능을 갖는 다기능성 필터를 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.The present inventors have completed the present invention by developing a multifunctional filter having excellent performance through the use of triboelectricity and phase change materials as a result of numerous studies.

따라서, 본 발명의 목적은 기계적 에너지를 마찰전기 에너지로 변환 가능한 제너레이터와 필터를 결합하여 필터의 성능을 향상시키고 흡착효율을 지속적으로 유지할 수 있는 구조의 다기능성 필터 및 이를 포함하는 환기시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a multifunctional filter having a structure capable of improving filter performance and continuously maintaining adsorption efficiency by combining a generator capable of converting mechanical energy into triboelectric energy and a filter, and a ventilation system including the same. will be.

본 발명의 다른 목적은 상전이물질(PCM:Phase Change Material)이 코어에 위치한 마이크로캡슐을 고분자용액에 분산 후 나노 섬유 형태로 제작함으로써 열 손실률을 감소시킬 수 있는 다기능성 필터 및 이를 포함하는 환기시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a multifunctional filter capable of reducing heat loss by dispersing microcapsules in which a phase change material (PCM) is located at the core in a polymer solution and then manufacturing them in the form of nanofibers, and a ventilation system including the same. is to provide

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 명시적으로 언급되지 않았더라도 후술되는 발명의 상세한 설명의 기재로부터 통상의 지식을 가진 자가 인식할 수 있는 발명의 목적 역시 당연히 포함될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, and even if not explicitly mentioned, the object of the invention that can be recognized by those skilled in the art from the description of the detailed description of the invention to be described later may also be included. .

상술된 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 먼저, 본 발명은 마찰전기를 생성하는 마찰전기제너레이터; 상기 마찰전기제너레이터가 생성한 마찰전기를 공급받아 필터부로 마찰전기를 공급하는 금속부재; 및 고분자 나노섬유를 포함하고 상기 금속부재의 상면에 부착 형성되어 상기 금속부재로부터 공급된 마찰전기에 의해 발생된 전기장에 의한 정전기 효과를 이용하여 미세먼지 및 초미세먼지를 포함한 유해물질을 흡착하는 필터부;를 포함하는 다기능성 환기필터를 제공한다.In order to achieve the above object of the present invention, first, the present invention provides a triboelectric generator for generating triboelectric power; a metal member receiving the triboelectric power generated by the triboelectric generator and supplying the triboelectric power to a filter unit; And a filter comprising a polymer nanofiber and attached to the upper surface of the metal member to adsorb harmful substances including fine dust and ultrafine dust by using an electrostatic effect caused by an electric field generated by triboelectric power supplied from the metal member. It provides a multi-functional ventilation filter comprising a;

바람직한 실시예에 있어서, 상기 고분자 나노섬유는 상전이물질(PCM: phase change material)로 된 코어를 고분자로 이루어진 쉘이 감싸서 형성된 코어-쉘 구조의 PCM 마이크로캡슐을 포함한다. In a preferred embodiment, the polymer nanofibers include PCM microcapsules of a core-shell structure formed by wrapping a core made of a phase change material (PCM) with a shell made of a polymer.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 고분자 나노섬유는 고분자를 용매에 용해시켜 얻어진 고분자용액에 PCM마이크로캡슐을 분산시켜 전기방사용액을 얻은 후, 상기 전기방사용액을 전기 방사하여 얻어진다. In a preferred embodiment, the polymer nanofibers are obtained by dispersing PCM microcapsules in a polymer solution obtained by dissolving a polymer in a solvent to obtain an electrospinning solution, and then electrospinning the electrospinning solution.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 전기방사용액은 상기 고분자 10중량% 초과 19중량% 미만, 상기 PCM 마이크로캡슐 20중량% 미만 및 잔량의 용매를 포함한다. In a preferred embodiment, the electrospinning solution includes greater than 10% by weight of the polymer and less than 19% by weight of the polymer, less than 20% by weight of the PCM microcapsules, and the remaining amount of the solvent.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 용매는 상기 고분자를 잘 용해시키는 동시에 낮은 비점의 용매이거나 상기 고분자를 잘 용해시키는 동시에 높은 비점의 용매와 공용매를 병행 사용한다. In a preferred embodiment, the solvent is a solvent with a low boiling point that dissolves the polymer well, or a solvent with a high boiling point that dissolves the polymer well and a co-solvent are used in parallel.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 코어를 이루는 PCM은 파라핀 왁스, OAP (4'-n-octylacetophenone), 1-도데카놀, 포르말린산, 락트산, 메틸 팔미테이트, 캄페닐론, 도카실 브로마이드, 카프릴론, 페놀류, 헵타데카논, 1-시클로헥실옥타데칸, 4-헵타데카논, 시안 아미드, 메틸 에이코사네이트(Methyl eicosanate), 3-헵타데카논, 2-헵타데카논, 히드로신남산, 세틸 알코올, A-넵틸아민, 캄펜, O-니트로 아닐린, 9-헵타데카논, 디페닐 아민, 클로로 아세트산, 나프탈렌, 클로로산, 꿀벌 왁스, 글리콜산, P-브로모 페놀, 아크릴산, 페닐 아세트산, 글루타르산, 카테콜, 퀴논, 부티르산(Butyric acid), 카프로산(Caproic acid), 카프릴산(Caprylic acid), 카프르산(Capric acid), 라우르산(Lauric acid), 미리스트산(Myristic acid), 팔미트산(Palmitic acid), 스테아르산(Stearic acid), 아라키도닌산(Arachidic acid), 리그노세르산(Lignoceric acid), 글리세롤(glycerol), 폴리에틸렌 글리콜(Polyethylene glycol)로 구성된 그룹에서 선택되는 1개 이상이고, In a preferred embodiment, the PCM constituting the core is paraffin wax, OAP (4'-n-octylacetophenone), 1-dodecanol, formalic acid, lactic acid, methyl palmitate, camphenelone, docasyl bromide, caprylon , phenols, heptadecanone, 1-cyclohexyloctadecane, 4-heptadecanone, cyanamide, methyl eicosanate, 3-heptadecanone, 2-heptadecanone, hydrocinnamic acid, cetyl alcohol , A-Neptylamine, Camphene, O-Nitroaniline, 9-Heptadecanone, Diphenylamine, Chloroacetic Acid, Naphthalene, Chloroic Acid, Bee Wax, Glycolic Acid, P-Bromophenol, Acrylic Acid, Phenylacetic Acid, Glutar Acid, catechol, quinone, butyric acid, caproic acid, caprylic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid ), Palmitic acid, Stearic acid, Arachidic acid, Lignoceric acid, Glycerol, Polyethylene glycol is one or more,

상기 쉘을 이루는 고분자는 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리카보네이트, 에폭시, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리비닐 알콜, 아크릴 수지, 폴리아마이드, 폴리메틸메타크릴레이트, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 멜라민 수지, 셀롤로오스, 아이소보르닐 메타크릴레이트와 (메트)아크릴산 공중합체, 나일론, 젤라틴, 포름알데하이드, 멜라닌 및 이들의 (공)중합체로 구성된 그룹에서 선택되는 1개 이상이다.The polymer constituting the shell is polyurethane, polyurea, polycarbonate, epoxy, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyester, polyether, polyvinyl alcohol, acrylic resin, polyamide, polymethyl methacrylate, ethylene/vinyl acetate It is at least one selected from the group consisting of copolymers, melamine resins, cellulose, isobornyl methacrylate and (meth)acrylic acid copolymers, nylon, gelatin, formaldehyde, melanin, and (co)polymers thereof.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 고분자 나노섬유를 이루는 고분자는 폴리에틸렌(Polyehtylene) 및 폴리프로필렌(Polypropylene)을 포함하는 폴리올레핀(Polyolefin)계 고분자, 폴리비닐리덴플루오르(polyvinylidenefluore)계 고분자, 폴리아마이드(polyamide)계 고분자, 폴리우레아(polyurea)계 고분자, 폴리우레탄계(polyurethane)계 고분자, 폴리이미드(polyimide)계 고분자, 폴리히드라지드(polyhydrazide)계 고분자, 폴리에스테르(polyester)계 고분자, 폴리카보네이트(polycarbonate)계 고분자, 또는 이들의 공중합체로 구성된 그룹에서 선택되는 1개 이상이다. In a preferred embodiment, the polymer constituting the polymer nanofiber is a polyolefin-based polymer including polyethylene and polypropylene, a polyvinylidenefluore-based polymer, and a polyamide-based polymer. Polymer, polyurea polymer, polyurethane polymer, polyimide polymer, polyhydrazide polymer, polyester polymer, polycarbonate polymer , or at least one selected from the group consisting of copolymers thereof.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 금속부재는 다수의 관통구가 형성된 메쉬 구조의 평판으로 구현될 수 있다.In a preferred embodiment, the metal member may be implemented as a flat plate having a mesh structure in which a plurality of through holes are formed.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 마찰전기제너레이터는 장방형 바형상 내부공간이 형성되고 상기 내부공간은 길이방향 양단부면 각각의 중심측에 형성된 관통구를 통해 외부와 연통되는 구조를 갖는 하우징부재; 상기 내부공간의 상면과 하면에 각각 배치된 한 쌍의 전극부재; 상기 한 쌍의 전극부재 내측표면에 각각 배치되는 한 쌍의 마찰부재; 및 상기 한 쌍의 마찰부재 사이에 배치되는 플러터링부재;를 포함하고, 상기 하우징부재의 관통구를 통해 상기 외부에서 풍력에너지가 가해지면 상기 플러터링부재에 플러터링이 발생되는 것이다. In a preferred embodiment, the triboelectric generator includes a housing member having a structure in which a rectangular bar-shaped inner space is formed and the inner space communicates with the outside through through-holes formed at the center of each end surface in the longitudinal direction; a pair of electrode members respectively disposed on upper and lower surfaces of the inner space; a pair of friction members respectively disposed on inner surfaces of the pair of electrode members; and a fluttering member disposed between the pair of friction members, wherein fluttering occurs in the fluttering member when wind energy is applied from the outside through the through-hole of the housing member.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 플러터링 부재는 상기 하우징부재의 일측 관통구에 그 단부가 부착되는 플래그 형태의 유연물질로 구성된다. In a preferred embodiment, the fluttering member is made of a flag-shaped flexible material having an end attached to a through-hole on one side of the housing member.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 한 쌍의 마찰부재와 상기 플러터링부재는 서로 상이한 재료로 구성되는데, 마찰전기 시리즈(triboelectric series) 상에서 서로 다른 극성을 갖는 재료로 구성된다. In a preferred embodiment, the pair of friction members and the fluttering member are composed of different materials, and are composed of materials having different polarities in a triboelectric series.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 한 쌍의 마찰부재와 상기 플러터링부재는 서로 반대로 대전되는 물질 또는 서로 상대적 대전 정도의 차이가 큰 물질로 각각 구성되는 것이다. In a preferred embodiment, the pair of friction members and the fluttering member are each composed of a material that is oppositely charged to each other or a material that has a large difference in relative charging degree.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 플러터링부재는 음(-)으로 대전되기 쉬운 물질로서, 천연섬유, 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리이미드, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄으로 구성된 그룹에서 선택되는 1개 이상이다. In a preferred embodiment, the fluttering member is a material easily charged with negative (-), natural fiber, polydimethylsiloxane (PDMS), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), It is at least one selected from the group consisting of polyvinyl chloride (PVC), polyimide, polypropylene, polyethylene, and polyurethane.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 한 쌍의 마찰부재는 양(+)으로 대전되기 쉬운 물질로서, polyamide, wool, silk, PVA, cotton, polyester로 구성된 그룹에서 선택되는 1개 이상이다. In a preferred embodiment, the pair of friction members is a material easily charged with positive (+), and is at least one selected from the group consisting of polyamide, wool, silk, PVA, cotton, and polyester.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 한 쌍의 전극은 무기전극, 스테인레스, 백금(Platinum), 금(Gold), 은(Silver), 구리(Copper), 알루미늄(Aluminum)으로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나로 구성된 금속전극 또는 전도성 폴리머로 이루어진 폴리머전극 중 어느 하나이다. In a preferred embodiment, the pair of electrodes are composed of any one selected from the group consisting of inorganic electrode, stainless, platinum, gold, silver, copper, and aluminum. It is either a metal electrode or a polymer electrode made of a conductive polymer.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 하우징부재에 형성된 내부공간의 폭방향 단면의 가로길이비와 세로길이비는 2 ~ 4 : 1 ~ 1.5이다. In a preferred embodiment, the ratio of the horizontal length to the vertical length of the cross section in the width direction of the inner space formed in the housing member is 2 to 4:1 to 1.5.

또한, 본 발명은 상술된 어느 하나의 다기능성 환기필터를 포함하는 환기시스템을 제공한다.In addition, the present invention provides a ventilation system including any one of the multi-functional ventilation filters described above.

상술된 본 발명의 다기능성 필터 및 이를 포함하는 환기시스템에 의하면 기계적 에너지를 마찰전기 에너지로 변환 가능한 제너레이터와 필터를 결합하여 필터의 성능을 향상시키고 흡착효율을 지속적으로 유지할 수 있어 실내외 공기의 환기 시에 발생하는 먼지, 오염물질들을 마찰 전기를 통하여 높은 효율로 여과할 수 있고, 지속적인 마찰전기 에너지의 공급을 통하여 장시간의 정전 필터 성능을 발휘할 수 있다.According to the above-described multifunctional filter of the present invention and the ventilation system including the same, by combining a generator capable of converting mechanical energy into triboelectric energy and a filter, the performance of the filter can be improved and the adsorption efficiency can be continuously maintained. Dust and pollutants generated in the filter can be filtered with high efficiency through triboelectricity, and electrostatic filter performance can be demonstrated for a long time through the continuous supply of triboelectric energy.

또한, 본 발명의 다기능성 필터 및 이를 포함하는 환기시스템에 의하면 상전이 물질이 분산된 필터로 인하여 실내외의 온도 차이를 줄여 환기시 열 손실률을 감소시킬 수 있다.In addition, according to the multifunctional filter and the ventilation system including the same of the present invention, the heat loss rate during ventilation can be reduced by reducing the temperature difference between indoor and outdoor due to the filter in which the phase change material is dispersed.

본 발명의 이러한 기술적 효과들은 이상에서 언급한 범위만으로 제한되지 않으며, 명시적으로 언급되지 않았더라도 후술되는 발명의 실시를 위한 구체적 내용의 기재로부터 통상의 지식을 가진 자가 인식할 수 있는 발명의 효과 역시 당연히 포함된다.These technical effects of the present invention are not limited to the above-mentioned scope, and even if not explicitly mentioned, the effects of the invention that can be recognized by those skilled in the art from the description of specific contents for the practice of the invention described later included of course

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 마찰전기 제너레이터와 필터부를 포함하는 다기능성 환기필터의 개략도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다기능성 환기필터에 포함되는 PCM을 코어로 하는 마이크로캡슐이 분산된 고분자 나노섬유를 제조하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다기능성 환기필터에 포함되는 마찰전기 제너레이터의 개략적인 구조도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다기능성 환기필터에 포함되는 필터부와 마찰전기 제너레이터의 연결 회로도 및 실제 구현된 다기능성 환기필터의 사진을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다기능성 환기필터의 필터부에 포함되는 고분자 나노섬유를 구현하기 위한 것으로, 전기방사용액에 포함된 PVDF가 10wt%, 13wt%, 16wt%, 19wt%의 질량비인 경우 전기 방사되어 형성된 PVDF 나노 섬유의 SEM 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다기능성 환기필터의 필터부에 포함된 고분자 나노섬유가 PCM마이크로캡슐을 포함할 수 있는 최적 함량을 찾기 위한 것으로, 전기방사용액에 0wt%, 10wt%, 20wt%의 PCM 마이크로캡슐이 분산된 상태에서 전기방사되어 형성된 PVDF 나노섬유의 SEM 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다기능성 환기필터에 포함되는 마찰전기 제너레이터의 Gap Size와 Width에 따라 달라지는 플러터링 특성을 보여주는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다기능성 환기필터에 포함되는 마찰전기 제너레이터에서 Gap Size와 Width에 따른 마찰전기 제너레이터의 전압 및 전류를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 실시예에 따른 다기능성 환기필터의 필터부에 포함된 고분자 나노섬유에 분산된 PCM 마이크로캡슐의 유무에 따른 표면 온도 변화를 열화상 카메라로 촬영한 사진이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다기능성 환기필터에 포함된 마찰전기 제너레이터의 Gap Size와 Width에 따라 달라지는 다기능성 환기필터의 전위 변화를 분석한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 다기능성 환기필터에서 마찰전기 제너레이터와 결합된 필터부의 표면에 전위 차이가 발생했을 때 향상되는 미세먼지(PM 2.5)의 흡착효율을 보여주는 그래프이다.1 is a schematic diagram of a multifunctional ventilation filter including a triboelectric generator and a filter unit according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart showing a process for manufacturing polymer nanofibers in which microcapsules containing PCM as a core are dispersed in a multifunctional ventilation filter according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic structural diagram of a triboelectric generator included in a multifunctional ventilation filter according to an embodiment of the present invention.
4 shows a connection circuit diagram between a filter unit and a triboelectric generator included in a multifunctional ventilation filter according to an embodiment of the present invention and a photo of a multifunctional ventilation filter actually implemented.
5 is for realizing polymer nanofibers included in the filter part of a multifunctional ventilation filter according to an embodiment of the present invention, and the PVDF included in the electrospinning solution has a mass ratio of 10wt%, 13wt%, 16wt%, and 19wt% It is a SEM picture of the PVDF nanofiber formed by electrospinning in the case of .
6 is to find the optimal content for the polymer nanofibers included in the filter part of the multifunctional ventilation filter according to an embodiment of the present invention to contain PCM microcapsules, 0wt%, 10wt%, 20wt in the electrospinning solution It is a SEM image of PVDF nanofibers formed by electrospinning in a state in which % of PCM microcapsules are dispersed.
7 is a schematic diagram showing fluttering characteristics that vary depending on the gap size and width of a triboelectric generator included in a multifunctional ventilation filter according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing the results of measuring the voltage and current of the triboelectric generator according to the gap size and width in the triboelectric generator included in the multifunctional ventilation filter according to the embodiment of the present invention.
9 is a photograph taken with a thermal imaging camera of the surface temperature change according to the presence or absence of PCM microcapsules dispersed in the polymer nanofibers included in the filter unit of the multifunctional ventilation filter according to the embodiment.
10 is a graph analyzing potential changes of the multifunctional ventilation filter that vary according to the gap size and width of the triboelectric generator included in the multifunctional ventilation filter according to an embodiment of the present invention.
11 is a graph showing the adsorption efficiency of fine dust (PM 2.5) that is improved when a potential difference occurs on the surface of a filter unit combined with a triboelectric generator in a multifunctional ventilation filter according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 발명의 설명에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. Terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the description of the invention, but one or more other It should be understood that it does not preclude the possibility of addition or existence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present invention, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다. 특히, 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등이 사용되는 경우 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되는 것으로 해석될 수 있다.In interpreting the components, even if there is no separate explicit description, it is interpreted as including the error range. In particular, when the terms "about", "substantially", etc. of degree are used, they may be construed as being used in a sense at or close to that number when manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are given. .

시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간 적 선후관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함한다.In the case of a description of a temporal relationship, for example, when a temporal precedence relationship is described as 'after', 'continue to', 'after ~', 'before', etc., 'immediately' or 'directly' Including non-consecutive cases unless ' is used.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the technical configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and preferred embodiments.

그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 본 발명을 설명하기 위해 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Like reference numbers used to describe the invention throughout the specification indicate like elements.

본 발명의 기술적 특징은 기계적 에너지를 마찰전기 에너지로 변환 가능한 제너레이터와 필터를 결합하여 필터의 성능을 향상시키고 흡착효율을 지속적으로 유지할 수 있어 실내외 공기의 환기 시에 발생하는 먼지, 오염물질들을 마찰 전기를 통하여 높은 효율로 여과할 수 있고, 지속적인 마찰전기 에너지의 공급을 통하여 장시간의 정전 필터 성능을 발휘할 수 있으며, 상전이물질(PCM:Phase Change Material)이 코어에 위치한 마이크로캡슐을 고분자용액에 분산 후 나노섬유 형태로 제작함으로써 열 손실률을 감소시킬 수 있는 다기능성 환기필터 및 이를 포함하는 환기시스템에 있다. The technical feature of the present invention is that by combining a generator capable of converting mechanical energy into triboelectric energy and a filter, the performance of the filter can be improved and the adsorption efficiency can be continuously maintained, so dust and pollutants generated during ventilation of indoor and outdoor air can be removed by triboelectric energy. It can filter with high efficiency through continuous supply of triboelectric energy, and it can exhibit electrostatic filter performance for a long time through continuous supply of triboelectric energy. A multifunctional ventilation filter capable of reducing a heat loss rate by being manufactured in the form of a fiber and a ventilation system including the same.

따라서, 본 발명의 다기능성 환기필터는 마찰전기를 생성하는 마찰전기제너레이터; 상기 마찰전기제너레이터가 생성한 마찰전기를 공급받아 필터부로 마찰전기를 공급하는 그리드형태의 금속부재; 및 고분자 나노섬유를 포함하고 상기 금속부재의 상면에 부착 형성되어 상기 금속부재로부터 공급된 마찰전기에 의해 발생된 정전기 효과를 이용하여 미세먼지 및 초미세먼지를 포함한 유해물질을 흡착하는 필터부;를 포함한다. 도 1에 본 발명의 다기능성 환기필터의 개략적인 개념도가 개시되어 있다.Therefore, the multifunctional ventilation filter of the present invention includes a triboelectric generator for generating triboelectricity; a metal member in the form of a grid receiving the triboelectric power generated by the triboelectric generator and supplying the triboelectric power to a filter unit; And a filter unit including polymer nanofibers and attached to the upper surface of the metal member to adsorb harmful substances including fine dust and ultrafine dust by using an electrostatic effect generated by triboelectricity supplied from the metal member. include 1 is a schematic conceptual diagram of a multifunctional ventilation filter of the present invention.

먼저, 필터부는 고분자나노섬유를 포함하여 미세먼지 및 초미세먼지를 포함한 유해물질을 흡착하는 구성요소로서, 마찰전기제너레이터가 생성한 마찰전기를 금속부재를 통해 공급받아 정전기 효과를 발생시키면 유해물질을 흡착하는 흡착효율을 보다 상승시킬 수 있다.First, the filter part is a component that absorbs harmful substances including fine dust and ultrafine dust including polymer nanofibers. When the triboelectric generated by the triboelectric generator is supplied through a metal member and an electrostatic effect is generated, the harmful substances are removed. The adsorption efficiency for adsorption can be further increased.

본 발명에서는 특히 필터부에 포함된 고분자 나노섬유가 도 1에 도시된 바와 같이 상전이물질(PCM: phase change material)로 된 코어를 고분자로 이루어진 쉘이 감싸서 형성된 코어-쉘 구조의 PCM 마이크로캡슐을 포함할 수 있다. 이와 같이 필터부에 포함된 고분자 나노섬유가 PCM 마이크로캡슐을 포함하게 되면 후술하는 실험예로부터 알 수 있듯이, 상전이 물질의 상전이 현상을 통해 환기과정에서 발생되는 냉, 난방 에너지 손실을 감소시킬 수 있다.In the present invention, in particular, as shown in FIG. 1, the polymer nanofibers included in the filter part include PCM microcapsules of a core-shell structure formed by wrapping a core made of a phase change material (PCM) with a shell made of a polymer. can do. In this way, when the polymer nanofibers included in the filter unit include PCM microcapsules, as can be seen from the experimental examples described later, cooling and heating energy loss generated in the ventilation process can be reduced through the phase transition phenomenon of the phase change material.

본 발명의 고분자 나노섬유에 포함되는 PCM 마이크로캡슐에서 코어를 이루는 PCM은 파라핀 왁스, OAP (4'-n-octylacetophenone), 1-도데카놀, 포르말린산, 락트산, 메틸 팔미테이트, 캄페닐론, 도카실 브로마이드, 카프릴론, 페놀류, 헵타데카논, 1-시클로헥실옥타데칸, 4-헵타데카논, 시안 아미드, 메틸 에이코사네이트(Methyl eicosanate), 3-헵타데카논, 2-헵타데카논, 히드로신남산, 세틸 알코올, A-넵틸아민, 캄펜, O-니트로 아닐린, 9-헵타데카논, 디페닐 아민, 클로로 아세트산, 나프탈렌, 클로로산, 꿀벌 왁스, 글리콜산, P-브로모 페놀, 아크릴산, 페닐 아세트산, 글루타르산, 카테콜, 퀴논, 부티르산(Butyric acid), 카프로산(Caproic acid), 카프릴산(Caprylic acid), 카프르산(Capric acid), 라우르산(Lauric acid), 미리스트산(Myristic acid), 팔미트산(Palmitic acid), 스테아르산(Stearic acid), 아라키도닌산(Arachidic acid), 리그노세르산(Lignoceric acid), 글리세롤(glycerol), 폴리에틸렌 글리콜(Polyethylene glycol)로 구성된 그룹에서 선택되는 1개 이상일 수 있다. 특히 파라핀 왁스는 heptane, octane, nonane, decane, undecane, dodecane, tridecane, tetradecane, pentadecane, hexadecane, heptadecane, octadecane, nonadecane, eicosane, heneicosane, docosane, tricosane, tetracosane, pentacosane, hexacosane, heptacosane, octacosane, nonacosane, triacontane으로 구성된 그룹에서 선택되는 1개 이상일 수 있다. PCM constituting the core in the PCM microcapsule included in the polymer nanofibers of the present invention is paraffin wax, OAP (4'-n-octylacetophenone), 1-dodecanol, formalic acid, lactic acid, methyl palmitate, camphenelone, doka Syl bromide, caprylon, phenols, heptadecanone, 1-cyclohexyloctadecane, 4-heptadecanone, cyanamide, methyl eicosanate, 3-heptadecanone, 2-heptadecanone, Hydrocinnamic Acid, Cetyl Alcohol, A-Neptylamine, Camphene, O-Nitroaniline, 9-Heptadecanone, Diphenyl Amine, Chloroacetic Acid, Naphthalene, Chloroic Acid, Bee Wax, Glycolic Acid, P-Bromophenol, Acrylic Acid , phenyl acetic acid, glutaric acid, catechol, quinone, butyric acid, caproic acid, caprylic acid, capric acid, lauric acid, Myristic acid, Palmitic acid, Stearic acid, Arachidic acid, Lignoceric acid, Glycerol, Polyethylene glycol ) may be one or more selected from the group consisting of. In particular, paraffin wax is heptane, octane, nonane, decane, undecane, dodecane, tridecane, tetradecane, pentadecane, hexadecane, heptadecane, octadecane, nonadecane, eicosane, heneicosane, docosane, tricosane, tetracosane, pentacosane, hexacosane, heptacosane, octacosane, nonacosane, It may be one or more selected from the group consisting of triacontane.

또한, PCM 마이크로캡슐에서 쉘을 이루는 고분자는 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리카보네이트, 에폭시, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리비닐 알콜, 아크릴 수지, 폴리아마이드, 폴리메틸메타크릴레이트, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 멜라민 수지, 셀룰로오스, 아이소보르닐 메타크릴레이트와 (메트)아크릴산 공중합체, 나일론, 젤라틴, 포름알데하이드, 멜라닌 및 이들의 (공)중합체로 구성된 그룹에서 선택되는 1개 이상일 수 있다.In addition, the polymers forming the shell in PCM microcapsules are polyurethane, polyurea, polycarbonate, epoxy, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyester, polyether, polyvinyl alcohol, acrylic resin, polyamide, and polymethyl methacrylate. , ethylene/vinyl acetate copolymer, melamine resin, cellulose, isobornyl methacrylate and (meth)acrylic acid copolymer, nylon, gelatin, formaldehyde, melanin, and one selected from the group consisting of (co)polymers thereof may be ideal

본 발명에서 사용하는 고분자 나노섬유는 고분자를 용매에 용해시켜 얻어진 고분자용액에 PCM마이크로캡슐을 분산시켜 전기방사용액을 얻은 후, 전기방사용액을 전기방사하여 제조될 수 있는데, 전기방사용액에 포함되는 PCM 마이크로캡슐의 함량이 고분자 나노섬유에 포함되는 함량일 수 있다. The polymer nanofibers used in the present invention can be prepared by dispersing PCM microcapsules in a polymer solution obtained by dissolving a polymer in a solvent to obtain an electrospinning solution, and then electrospinning the electrospinning solution. The content of the PCM microcapsules may be the content included in the polymer nanofibers.

일 구현예로서 본 발명에서 전기방사용액은 고분자 10 내지 20중량%, PCM 마이크로캡슐 20중량% 미만 및 잔량의 용매를 포함할 수 있는데, 필터부에 포함되는 고분자 나노섬유를 이루는 고분자의 종류에 따라 정전능력이 결정되고 고분자의 함량에 따라 나노섬유와 같은 섬유구조가 결정되므로, 가능한 높은 정전능력이 발휘될 수 있는 고분자의 종류 및 함량을 실험적으로 결정하였다. As an embodiment, in the present invention, the electrospinning solution may include 10 to 20% by weight of a polymer, less than 20% by weight of PCM microcapsules, and a residual amount of solvent, depending on the type of polymer constituting the polymer nanofibers included in the filter part. Since the electrostatic capacity is determined and the fiber structure such as nanofiber is determined according to the content of the polymer, the type and content of the polymer capable of exhibiting the highest possible electrostatic capacity were experimentally determined.

본 발명에서 고분자 나노섬유에 포함되는 고분자는 유전성이 우수하고 적절한 형태로 전기 방사가 되기만 하면 제한되지 않으나, 일 구현예로서 폴리에틸렌(Polyehtylene) 및 폴리프로필렌(Polypropylene)을 포함하는 폴리올레핀(Polyolefin)계 고분자, 폴리비닐리덴플루오르(polyvinylidenefluore)계 고분자, 폴리아마이드(polyamide)계 고분자, 폴리우레아(polyurea)계 고분자, 폴리우레탄계(polyurethane)계 고분자, 폴리이미드(polyimide)계 고분자, 폴리히드라지드(polyhydrazide)계 고분자, 폴리에스테르(polyester)계 고분자, 폴리카보네이트(polycarbonate)계 고분자, 또는 이들의 공중합체로 구성된 그룹에서 선택되는 1개 이상일 수 있다.In the present invention, the polymer included in the polymer nanofiber has excellent dielectric properties and is not limited as long as it is electrospun in an appropriate form, but as an embodiment, a polyolefin-based polymer including polyethylene and polypropylene , polyvinylidenefluore polymer, polyamide polymer, polyurea polymer, polyurethane polymer, polyimide polymer, polyhydrazide polymer It may be one or more selected from the group consisting of a polymer, a polyester polymer, a polycarbonate polymer, or a copolymer thereof.

또한, 전기방사용액에 포함되는 고분자의 함량이 너무 낮으면 섬유의 직경이 얇아 먼지 흡착 효율이 떨어지고, 중량비가 너무 높으면 전기 방사시 고분자 용액의 점도가 너무 높아 섬유가 형성되지 못하고, 서로 뭉치는 문제가 발생하기 때문에 적절한 농도를 선택하여야 하는데, 후술하는 실험예로부터 알 수 있듯이 10중량% 보다는 많이 함유되고 19중량% 보다는 적게 함유되는 것이 전기방사가 용이하고 나노섬유가 잘 제조되는 것을 알 수 있었다. In addition, if the content of the polymer contained in the electrospinning solution is too low, the diameter of the fiber is thin and the dust adsorption efficiency is reduced, and if the weight ratio is too high, the viscosity of the polymer solution is too high during electrospinning, so that fibers cannot be formed and agglomerated. Since it occurs, it is necessary to select an appropriate concentration. As can be seen from the experimental examples described later, it was found that containing more than 10% by weight and less than 19% by weight makes electrospinning easy and nanofibers are well prepared.

한편, 전기방사용액에 포함되는 PCM 마이크로캡슐의 농도에 따라 방사 조건에 영향을 주기 때문에 방사조건에 영향을 미치지 않을 적절한 농도의 PCM 마이크로캡슐이 포함되어야 하는데, 일 구현예로서 20중량%미만으로 포함될 수 있을 것이다. 즉, 후술하는 실험예로부터 PCM 마이크로캡슐이 10wt% 포함된 방사용액으로 제조된 고분자나노섬유의 경우 동일한 방사 조건에서 포함되지 않은 경우와 비교하여 섬유 형태 및 직경 크기 변화가 없다. 하지만, 20wt%를 사용한 방사용액으로 제조된 고분자 나노섬유의 경우 직경이 불균일해지는 문제가 발생하는 것이 발견되기 때문이다. On the other hand, since the concentration of the PCM microcapsules included in the electrospinning solution affects the spinning conditions, an appropriate concentration of PCM microcapsules that will not affect the spinning conditions should be included. You will be able to. That is, in the case of the polymer nanofibers prepared from the spinning solution containing 10wt% of PCM microcapsules from the experimental examples described later, there is no change in fiber shape and diameter size compared to the case where they are not included under the same spinning conditions. However, in the case of polymer nanofibers prepared with a spinning solution using 20wt%, it is found that a problem in which the diameter is non-uniform occurs.

본 발명에서 전기방사용액에 포함되는 용매는 고분자를 잘 용해시키는 동시에 낮은 비점의 용매일 수 있다. 경우에 따라서는 사용된 고분자를 잘 용해시키는 동시에 높은 비점의 용매와 공용매를 병행 사용할 수 있는데, 비점이 높은 용매인 경우 공용매(Co-Solvent)와 함께 사용하여 점도와 비점을 조절할 수 있기 때문이다. 이 때, 공용매는 비점이 낮으며, 용해도 차이가 크지 않아 상분리 현상이 발생하지 않는 용매를 선택할 수 있을 것이다. 일 구현예로서 후술하는 실시예와 같이 용매로 Dimethylformamide(DMF)을 사용하는 경우 DMF가 비점이 153℃로 매우 높기 때문에 비점이 56℃이고 DMF와 용해도 차이가 낮아 상분리 현상이 발생하지 않는 Acetone을 공용매로 사용하여 전기 방사 용액을 제조하였다. In the present invention, the solvent included in the electrospinning solution may well dissolve the polymer and may have a low boiling point. In some cases, a solvent with a high boiling point and a co-solvent can be used in parallel while dissolving the used polymer well. In the case of a solvent with a high boiling point, the viscosity and boiling point can be adjusted by using it together with a co-solvent. am. At this time, the co-solvent may be selected as a solvent that has a low boiling point and does not cause phase separation because the difference in solubility is not large. As an embodiment, when dimethylformamide (DMF) is used as a solvent as in the examples described later, since DMF has a very high boiling point of 153 ° C, acetone, which has a boiling point of 56 ° C and a low solubility difference with DMF, does not cause phase separation, is common. An electrospinning solution was prepared using it as a medium.

본 발명에서 고분자나노섬유는 이와 같이 제조된 전기방사용액을 전기 방사(Electro spinning)하여 제조할 수 있는데, 이 때 제조되는 고분자 나노섬유를 포함하는 필터부는 전기방사 시 인가되는 전압과 전기방사용액의 유량에 따라 섬유의 직경과 분포가 달라지기 때문에 필요한 나노섬유의 직경을 고려하여 적절한 값의 전압과 유량을 선택하여 제작할 수 있다. 일 구현예로서 후술하는 실시예와 같이 전기방사 조건을 1.5ml/h의 유량과 15kV 전압을 인가하여 전기방사용액을 방사하고, 전기 방사가 된 나노섬유를 포함하는 필터부를 1000rpm의 Roller를 통해 수집할 수 있다. 그 후, 어닐링(Annealing)이라 하는 열처리 공정을 진행함으로써 잔여용매를 완전히 휘발시킬 수 있다. 일 구현예로서 어닐링 공정은 전기 방사가 완료된 고분자 나노섬유로 된 필터부를 100℃ 오븐에서 1시간 동안 건조하여 필터부에 남아 있는 잔여 용매를 완전히 휘발시킨 뒤, 1℃/min의 속도로 상온까지 온도를 감소시켜 진행할 수 있다. In the present invention, the polymer nanofibers can be prepared by electrospinning the electrospinning solution prepared in this way. At this time, the filter part containing the prepared polymer nanofibers is a combination of the voltage applied during electrospinning and the electrospinning solution. Since the fiber diameter and distribution vary according to the flow rate, it can be manufactured by selecting the appropriate voltage and flow rate considering the required diameter of the nanofiber. As an embodiment, the electrospinning solution is spun by applying a flow rate of 1.5 ml/h and a voltage of 15 kV to the electrospinning conditions as in the examples described later, and the filter part containing the electrospun nanofibers is collected through a roller of 1000 rpm. can do. Thereafter, the residual solvent may be completely volatilized by performing a heat treatment process called annealing. As an embodiment, the annealing process is performed by drying the electrospun polymer nanofiber filter unit in an oven at 100° C. for 1 hour to completely volatilize the residual solvent remaining in the filter unit, and then temperature to room temperature at a rate of 1° C./min. can proceed by reducing

다음으로, 금속부재는 마찰전기제너레이터가 생성한 마찰전기를 공급받아 필터부로 마찰전기를 공급하는 구성요소로서 전기전도성이 우수하기만 하면 제한되지 않으나 일 구현예로서 구리, 알루미늄, 스테인레스 등이 될 수 있다. Next, the metal member is a component that receives the triboelectricity generated by the triboelectric generator and supplies triboelectricity to the filter unit. It is not limited as long as it has excellent electrical conductivity, but as an embodiment, it may be copper, aluminum, stainless, etc. there is.

본 발명에서 금속부재는 그 형태는 제한되지 않으나, 마찰전기를 필터부에 잘 공급할 수 있도록 필터부의 후면에 부착될 수 있는 얇은 두께를 갖는 평판구조를 가질 수 있는데, 금속부재의 크기는 필터부와 동일할 수 있으며, 그 두께는 40 내지 100㎛일 수 있다. 금속부재의 일구현예로서 나노섬유를 포함하는 필터부의 지지체 역할을 수행하며, 필터부의 차압 성능에 영향을 주지 않기 위하여 매쉬 구조의 전극 형태를 선택할 수 있다. 여기서, 매쉬의 형태는 육각형, 원형, 정사각형, 직사각형 등에서 선택할 수 있지만 후술하는 실시예에서는 정사각형 형태를 갖는 그리드 타입의 금속부재를 선택하였다. In the present invention, the metal member is not limited in its shape, but may have a flat plate structure having a thin thickness that can be attached to the rear surface of the filter unit so that triboelectric power can be well supplied to the filter unit. It may be the same, and the thickness may be 40 to 100 μm. As an embodiment of the metal member, it serves as a support for the filter unit including nanofibers, and a mesh electrode type may be selected so as not to affect the pressure differential performance of the filter unit. Here, the shape of the mesh can be selected from hexagonal, circular, square, rectangular, etc., but in an embodiment to be described later, a grid-type metal member having a square shape is selected.

다음으로, 마찰전기제너레이터는 필터부에 공급되는 마찰전기를 생성하는 구성요소로서, 장방형 바형상 내부공간이 형성되고 상기 내부공간은 길이방향 양단부면 각각의 중심측에 형성된 관통구를 통해 외부와 연통되는 구조를 갖는 하우징부재; 상기 내부공간의 상면과 하면에 각각 배치된 한 쌍의 전극부재; 상기 한 쌍의 전극부재 내측표면에 각각 배치되는 한 쌍의 마찰부재; 및 상기 한 쌍의 마찰부재 사이에 배치되는 플러터링부재;를 포함할 수 있다.Next, the triboelectric generator is a component that generates triboelectric power supplied to the filter unit, and a rectangular bar-shaped inner space is formed, and the inner space communicates with the outside through through-holes formed at the center of each end surface in the longitudinal direction. a housing member having a structure; a pair of electrode members respectively disposed on upper and lower surfaces of the inner space; a pair of friction members respectively disposed on inner surfaces of the pair of electrode members; and a fluttering member disposed between the pair of friction members.

본 발명의 마찰전기제너레이터에서 하우징부재는 조립된 상태에서 장방형 바형상 내부공간이 형성되고 외부와 연통되도록 내부공간의 길이방향 양단부의 중심측에 한 쌍의 관통구가 형성되기만 하면 그 형상은 제한되지 않으나, 일 구현예로서 내부공간과 동일한 형태의 외부형태를 갖고 그 재질은 절연체일 수 있다. 후술하는 바와 같이 본 발명에서 하우징부재는 3D 프린팅으로 제조할 수 있는데, 내부공간에 구성요소를 용이하게 설치하기 위해 장방형 바의 길이방향 4개의 측면 중 어느 하나의 측면이 개방되었다가 폐쇄할 수 있는 뚜껑형식으로 구현할 수 있다.In the triboelectric generator of the present invention, the shape of the housing member is not limited as long as a rectangular bar-shaped inner space is formed in an assembled state and a pair of through-holes are formed at the center of both longitudinal ends of the inner space so as to communicate with the outside. However, as an embodiment, it has the same external shape as the internal space, and the material may be an insulator. As will be described later, in the present invention, the housing member can be manufactured by 3D printing. In order to easily install components in the internal space, any one of the four sides of the rectangular bar in the longitudinal direction can be opened and then closed. It can be implemented in the form of a lid.

한 쌍의 전극 및 한 쌍의 마찰부재는 하우징부재의 내부공간의 상면 및 하면에 전체적으로 삽입되어 부착될 수 있는 크기를 갖고 한 쌍의 전극 및 한 쌍의 마찰부재가 각각 하우징부재의 내부공간에 부착된 상태에서 내부공간의 중심부 즉 관통구가 형성된 공간이 플러터링 부재가 플러터링이 가능한 간격이 형성될 수 있는 두께를 갖는다. The pair of electrodes and the pair of friction members have a size that can be entirely inserted and attached to the upper and lower surfaces of the inner space of the housing member, and the pair of electrodes and the pair of friction members are attached to the inner space of the housing member, respectively. In this state, the center of the inner space, that is, the space where the through-hole is formed, has a thickness at which a gap capable of fluttering of the fluttering member can be formed.

플러터링 부재는 플러터링이 가능하기만 하면 제한되지 않으나, 일 구현예로서 하우징부재의 일측 관통구에 그 단부가 부착되는 플래그 형태의 유연물질로 구성될 수 있으며, 그 길이는 내부공간의 길이와 동일할 수 있다. The fluttering member is not limited as long as it is capable of fluttering, but as an embodiment, it may be composed of a flag-shaped flexible material whose end is attached to a through-hole on one side of the housing member, and its length is equal to the length of the inner space. can be the same

이와 같이 구성된 마찰전기제너레이터는 하우징부재의 관통구를 통해 외부에서 풍력에너지가 가해지면 플러터링부재에 플러터링이 발생되고, 발생된 플러터링에 의해 한 쌍의 마찰부재와 마찰이 일어나 마찰전기가 발생되므로, 한 쌍의 마찰부재와 플러터링부재는 서로 상이한 재료로 구성되는데, 마찰전기 시리즈(triboelectric series) 상에서 서로 다른 극성을 갖는 재료로 구성될 수 있다. 특히, 한 쌍의 마찰부재와 플러터링부재가 서로 반대로 대전되는 물질 또는 서로 상대적 대전 정도의 차이가 큰 물질로 각각 구성되면 발생되는 마찰전기가 더 커질 수 있을 것이다. In the triboelectric generator configured as described above, when wind energy is applied from the outside through the through-hole of the housing member, fluttering is generated in the fluttering member, and friction occurs with a pair of friction members due to the generated fluttering, resulting in triboelectricity. Therefore, the pair of friction members and the fluttering member are composed of different materials, and may be composed of materials having different polarities on the triboelectric series. In particular, if the pair of friction members and the fluttering member are composed of materials that are oppositely charged or materials that have a large difference in the degree of relative charge, generated triboelectricity can be increased.

특히 플러터링부재가 음(-)으로 대전되기 쉬운 물질이면, 천연섬유, 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리이미드, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄으로 구성된 그룹에서 선택되는 1개 이상일 수 있다. 이 경우, 한 쌍의 마찰부재는 양(+)으로 대전되기 쉬운 물질로서, polyamide, wool, silk, PVA, cotton, polyester로 구성된 그룹에서 선택되는 1개 이상일 수 있다.In particular, if the fluttering member is a material that is likely to be negatively charged, natural fibers, polydimethylsiloxane (PDMS), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl chloride (PVC) , It may be one or more selected from the group consisting of polyimide, polypropylene, polyethylene, and polyurethane. In this case, the pair of friction members may be a material easily charged with positive (+), and may be one or more selected from the group consisting of polyamide, wool, silk, PVA, cotton, and polyester.

한 쌍의 전극은 무기전극, 스테인레스, 백금(Platinum), 금(Gold), 은(Silver), 구리(Copper), 알루미늄(Aluminum)으로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나로 구성된 금속전극 또는 전도성 폴리머로 이루어진 폴리머전극 중 어느 하나일 수 있다.A pair of electrodes are made of metal electrodes or conductive polymers made of any one selected from the group consisting of inorganic electrodes, stainless, platinum, gold, silver, copper, and aluminum. It may be any one of polymer electrodes.

한편, 본 발명의 마찰전기제너레이터를 제조하는 방법을 살펴보면 일 구현예로서 길이방향 일측면 중 좌측면이 개방된 뚜껑 형태를 갖도록 하우징부재를 3D 프린팅 한 후, 하우징 부재의 내부공간 상면 및 하면에 전체적으로 한 쌍의 전극부재를 부착한다. 내부공간의 상면 및 하면에 부착된 한 쌍의 전극부재 표면에 한 쌍의 마찰부재를 부착한 후 하우징부재의 일측 관통구에 플러터링부재의 일단부를 부착한 후 하우징부재의 좌측면을 폐쇄하게 되면 마찰전기 제너레이터를 용이하게 제조할 수 있다. 여기서, 한 쌍의 전극부재, 한 쌍의 마찰부재 및 플러터링부재는 동일한 길이를 가질 수 있을 것이다. On the other hand, looking at the method of manufacturing the triboelectric generator of the present invention, as an embodiment, after 3D printing the housing member so that the left side of one side in the longitudinal direction has an open lid shape, the upper and lower surfaces of the inner space of the housing member are entirely Attach a pair of electrode members. After attaching a pair of friction members to the surface of a pair of electrode members attached to the upper and lower surfaces of the inner space, attaching one end of the fluttering member to the through hole on one side of the housing member, and then closing the left side of the housing member A triboelectric generator can be easily manufactured. Here, the pair of electrode members, the pair of friction members, and the fluttering member may have the same length.

후술하는 바와 같이 본 발명의 마찰전기제너레이터에서 하우징부재에 형성된 내부공간의 폭 방향 단면을 형성하는 가로길이비와 세로길이비는 2 ~ 4 : 1 ~ 1.5일 수 있는데, 이와 같이 구현되면 필터부의 표면에 발생되는 정전기의 양이 커져서 흡착효율이 좋아지는 것을 알 수 있다. 특히 정전기 양은 가로길이와 세로길이비가 2:1일 때 최대가 되는 것을 실험적으로 확인할 수 있었다. As will be described later, in the triboelectric generator of the present invention, the horizontal length ratio and the vertical length ratio forming the cross section in the width direction of the inner space formed in the housing member may be 2 to 4: 1 to 1.5. If implemented in this way, the surface of the filter unit It can be seen that the amount of static electricity generated increases and the adsorption efficiency improves. In particular, it was confirmed experimentally that the amount of static electricity is maximized when the ratio of the horizontal length to the vertical length is 2:1.

실시예 1Example 1

1. PCM 마이크로캡슐 준비1. Preparation of PCM microcapsules

전기방사 용액 제조를 위해서, 상전이 물질이 고분자 쉘에 갇혀 있는 구조의 PCM마이크로캡슐을 다음과 같이 제조하였다. 먼저 emulsion을 형성하기 위해 water phase와 oil phase를 갖는 2개의 용액을 제조 했다. Water phase는 PVA(poly vinyl alchohol) 2.5g과 50ml 증류수를 80℃에서 400rpm으로 60분 동안 교반하여 제작했다. Oil phase는 OAP (4'-n-octylacetophenone) 10g, TDI (toluene diisocyanate) 6g, MEK (methyl ethyl ketone) 10g을 80℃에서 400rpm으로 30분 동안 교반하여 제작했다. O/W emulsion을 형성하기 위해서 water phase 용액을 80℃에서 400rpm으로 교반시키면서 oil phase 용액을 2ml/min 유속으로 water phase 용액에 적가 했다. 그리고 emulsion 균질화를 위해 8000rpm으로 증가 시켜 30분 동안 추가로 교반 시켰다. 마지막으로 PCM 마이크로캡슐의 쉘 부분에 우레아를 합성하기 위해서 TETA(triethylene tetramine)을 O/W emlusion 용액에 2ml/min 적가 하면서 7시간 동안 400rpm으로 교반했다. 그 결과 슬러리 상태의 PCM 마이크로캡슐을 얻을 수 있다. 파우더 형태의 PCM 마이크로캡슐을 제조 하기 위해서 슬러리 상태의 마이크로캡슐을 40℃의 증류수에 5회 세척 후 12시간 동안 건조했다. To prepare the electrospinning solution, PCM microcapsules having a structure in which a phase change material is trapped in a polymer shell were prepared as follows. First, two solutions with a water phase and an oil phase were prepared to form an emulsion. The water phase was prepared by stirring 2.5 g of PVA (poly vinyl alcohol) and 50 ml of distilled water at 80 °C at 400 rpm for 60 minutes. The oil phase was prepared by stirring 10 g of OAP (4'-n-octylacetophenone), 6 g of TDI (toluene diisocyanate), and 10 g of MEK (methyl ethyl ketone) at 80 °C at 400 rpm for 30 minutes. In order to form an O/W emulsion, the oil phase solution was added dropwise to the water phase solution at a flow rate of 2 ml/min while stirring the water phase solution at 80 °C and 400 rpm. And for emulsion homogenization, the mixture was further stirred for 30 minutes by increasing the speed to 8000 rpm. Finally, in order to synthesize urea in the shell part of the PCM microcapsule, TETA (triethylene tetramine) was added dropwise at 2 ml/min to the O/W emlusion solution while stirring at 400 rpm for 7 hours. As a result, PCM microcapsules in a slurry state can be obtained. To prepare PCM microcapsules in powder form, the slurry microcapsules were washed 5 times in distilled water at 40 °C and dried for 12 hours.

2. 필터부 준비2. Preparing the filter unit

도 2에 도시된 순서도에 따라 필터부를 다음과 같이 제조하였다.According to the flow chart shown in Figure 2, the filter unit was manufactured as follows.

(1)전기방사용액 준비(1) Preparation of electrospinning solution

전기방사용액에 포함되는 구성요소를 살펴보면 고분자는 PVDF이고, 용매는 Dimethylformamide(DMF)와 Acetone이며, 제조된 PCM 마이크로캡슐로서, 다음과 같이 용매에 고분자를 용해시킨 후 PCM을 분산시켜 용해하여 전기방사용액을 준비하였다. PVDF 1.5g을 적정하여 DMF 3.4g과 Acetone 5.1g에 70℃, 400rpm의 속도로 1시간 동안 교반하여 고분자용액을 제조하였다. PCM 마이크로캡슐을 PVDF에 대하여 10wt%를 사용하여 전기방사용액을 제조하였는데 구체적으로는 고분자용액에 PCM마이크로캡슐 0.17g을 추가한 후 70℃, 400rpm에서 1시간 동안 교반하여 PCM 마이크로캡슐이 분산된 전기방사용액을 제조하였다.Looking at the components included in the electrospinning solution, the polymer is PVDF, the solvent is dimethylformamide (DMF) and acetone, and the prepared PCM microcapsules are prepared by dissolving the polymer in the solvent, dispersing and dissolving the PCM as follows, and electrospinning A solution was prepared. A polymer solution was prepared by titrating 1.5 g of PVDF, mixing DMF 3.4 g, and acetone 5.1 g at 70° C. for 1 hour at a speed of 400 rpm. An electrospinning solution was prepared using 10 wt% of PCM microcapsules with respect to PVDF. Specifically, after adding 0.17 g of PCM microcapsules to the polymer solution, stirring at 70 ° C. and 400 rpm for 1 hour, the PCM microcapsules were dispersed in the electrospinning solution. A spinning solution was prepared.

(2)전기방사를 통한 고분자 나노섬유 형성(2) Formation of polymer nanofibers through electrospinning

PCM 마이크로캡슐이 분산된 전기방사용액을 1.5ml/h의 유량과 15kV의 전압을 인가하여 전기 방사를 실시하였으며, 1000rpm의 속도로 회전하는 Roller를 통하여 전기방사섬유를 수집하였다. Electrospinning was performed by applying a flow rate of 1.5 ml/h and a voltage of 15 kV to the electrospinning solution in which PCM microcapsules were dispersed, and electrospun fibers were collected through a roller rotating at a speed of 1000 rpm.

(3)건조 및 열처리(3) Drying and heat treatment

수집된 전기방사섬유를 100℃ 오븐에서 1시간 동안 건조하여 잔여 용매인 DMF와 Acetone을 완전히 휘발 시킨 뒤, 1℃/min의 속도로 상온까지 온도를 감소시키는 어닐링(Annealing)을 진행하여 PVDF 나노섬유의 열처리를 진행하여 고분자 나노섬유를 포함하는 필터부를 얻었다.The collected electrospun fibers were dried in an oven at 100 ° C for 1 hour to completely volatilize the remaining solvents, DMF and Acetone, and then annealed to reduce the temperature to room temperature at a rate of 1 ° C / min to obtain PVDF nanofibers. Heat treatment was performed to obtain a filter part containing polymer nanofibers.

상기 과정을 통하여 얻어진 필터부는 50 마이크로미터의 두께를 가지며, 가로 및 세로길이는 각각 21cm 및 14cm였다. The filter part obtained through the above process had a thickness of 50 micrometers, and horizontal and vertical lengths were 21 cm and 14 cm, respectively.

3. 금속부재 준비3. Preparing metal members

필터부의 하면에 부착되는 금속부재로서, 스테인리스 소재이고 필터부와 동일한 크기 즉 가로 및 세로가 21cm×14cm이고, 두께가 250μm인 금속판을 준비한 후 정사각형 또는 직사각형 관통구를 형성하여 그리드 형태의 금속부재(16메쉬)를 준비하였다. As a metal member attached to the lower surface of the filter unit, a metal plate made of stainless steel and having the same size as the filter unit, that is, 21 cm × 14 cm in width and length and 250 μm in thickness, is prepared, and then square or rectangular through-holes are formed to form a metal member in the form of a grid ( 16 mesh) was prepared.

4. 마찰전기 제너레이터 준비4. Triboelectric Generator Preparation

도 3에 도시된 개략구조를 갖는 마찰 전기 제너레이터를 제작하기 위하여 먼저, 하우징부재로서 내부공간의 길이가 20cm인 마찰전기 제너레이터몸체를 PLA 필라멘트를 이용하여 3D-Printing하였다. 이 때 하우징부재의 내부공간의 길이방향 단면의 가로 및 세로가 2cm×1cm가 되도록 준비하였는데, 길이방향 4개의 측면 중 좌측면을 오픈시켜 뚜껑으로 제작하였으며, 길이방향 양측단부면의 중심측에 직사각형의 관통구를 각각 형성하였다. 3D-Printing된 하우징부재의 내부공간 상면 및 하면에 오픈된 좌측면을 통해 전극부재로서 각각 한 쌍의 구리 전극을 부착 한 후, 구리 전극 위에 각각 한 쌍의 nylon을 부착하여 양으로 대전되는 한 쌍의 마찰부재를 형성하였다. 그 후 마찰전기 제너레이터의 중심부이며 한 쌍의 마찰부재 사이 공간에 위치하는 하우징부재의 일측 관통구에 플러터링부재로서 PTFE 소재 플래그의 일단부를 부착한 후 하우징부재의 좌측면을 폐쇄함으로써 최종적으로 마찰전기 제너레이터1(1-2)을 제조하였다. 여기서, 전극부재, 마찰부재 및 플러터링부재는 길이는 20㎝이하이고, 너비는 2㎝이하일 수 있다.In order to manufacture a triboelectric generator having the schematic structure shown in FIG. 3, first, a triboelectric generator body having an inner space of 20 cm as a housing member was 3D-printed using a PLA filament. At this time, the width and height of the cross section in the longitudinal direction of the inner space of the housing member were prepared to be 2 cm × 1 cm. through-holes were formed, respectively. After attaching a pair of copper electrodes as electrode members through the open left side of the upper and lower surfaces of the inner space of the 3D-printed housing member, each pair of nylon is attached on top of the copper electrode to be positively charged. A friction member was formed. After that, one end of the PTFE material flag is attached as a fluttering member to the through-hole on one side of the housing member located in the space between the pair of friction members, which is the center of the triboelectric generator, and then the left side of the housing member is closed, finally triboelectric Generator 1 (1-2) was produced. Here, the electrode member, the friction member, and the fluttering member may have a length of 20 cm or less and a width of 2 cm or less.

5. 다기능성 환기필터 준비5. Multifunctional ventilation filter preparation

도 4에 도시된 바와 같이 그리드 형태의 금속부재위에 전기방사를 통해 형성된 필터부를 부착한 후 금속부재와 마찰전기제너레이터의 전극부재를 정류기를 포함한 회로를 통하여 전기가 통하도록 연결시켜 다기능성 환기필터1(1-2)을 준비하였다. As shown in FIG. 4, after attaching the filter formed through electrospinning on the metal member in the form of a grid, the metal member and the electrode member of the triboelectric generator are connected so that electricity flows through a circuit including a rectifier, so that multifunctional ventilation filter 1 (1-2) was prepared.

실시예 2Example 2

하우징부재의 내부공간의 너비 즉 가로길이를 3cm로 구현하여 전극부재, 마찰부재 및 플러터링부재의 너비도 3㎝이하로 하여 마찰전기 제너레이터2(1-3)를 준비한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 다기능성 환기필터2(1-3)를 준비하였다.Example 1 and Example 1 except that the triboelectric generator 2 (1-3) was prepared by making the width of the inner space of the housing member 3 cm, and the width of the electrode member, the friction member, and the fluttering member 3 cm or less. A multi-functional ventilation filter 2 (1-3) was prepared in the same manner.

실시예 3Example 3

하우징부재의 내부공간의 너비 즉 가로길이를 4cm로 구현하여 전극부재, 마찰부재 및 플러터링부재의 너비도 4㎝이하로 하여 마찰전기 제너레이터3(1-4)를 준비한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 다기능성 환기필터3(1-4)을 준비하였다.Excluding that the triboelectric generator 3 (1-4) was prepared by making the width of the inner space of the housing member 4 cm, the width of the electrode member, the friction member, and the fluttering member 4 cm or less, Example 1 and Multifunctional ventilation filters 3 (1-4) were prepared in the same way.

실시예 4Example 4

하우징부재의 내부공간의 간격 즉 세로길이를 1.5cm로 구현하여 마찰전기 제너레이터4(1.5-2)를 준비한 것을 제외하면한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 다기능성 환기필터4(1.5-2)를 준비하였다.Multifunctional ventilation filter 4 (1.5-2) in the same manner as in Example 1, except that the triboelectric generator 4 (1.5-2) was prepared by implementing the distance between the inner spaces of the housing member, that is, the vertical length, at 1.5 cm. ) was prepared.

실시예 5Example 5

하우징부재의 내부공간의 너비 즉 가로길이를 3cm로 구현하여 전극부재, 마찰부재 및 플러터링부재의 너비도 3㎝이하로 하여 마찰전기 제너레이터5(1.5-3)를 준비한 것을 제외하면 실시예4와 동일한 방법으로 다기능성 환기필터5(1.5-3)를 준비하였다.Except that the triboelectric generator 5 (1.5-3) was prepared by making the width of the inner space of the housing member 3 cm, and the width of the electrode member, the friction member, and the fluttering member 3 cm or less, Example 4 and Multifunctional ventilation filter 5 (1.5-3) was prepared in the same way.

실시예 6Example 6

하우징부재의 내부공간의 너비 즉 가로길이를 4cm로 구현하여 전극부재, 마찰부재 및 플러터링부재의 너비도 4㎝이하로 하여 마찰전기 제너레이터6(1.5-4)을 준비한 것을 제외하면 실시예4와 동일한 방법으로 다기능성 환기필터6(1.5-4)를 준비하였다.Except that the triboelectric generator 6 (1.5-4) was prepared by making the width of the inner space of the housing member 4 cm, the width of the electrode member, the friction member, and the fluttering member 4 cm or less. Multifunctional ventilation filter 6 (1.5-4) was prepared in the same way.

비교예 1Comparative Example 1

하우징부재의 내부공간의 간격 즉 세로길이를 2cm로 구현하여 비교예마찰전기 제너레이터1(2-2)을 준비한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 비교예다기능성 환기필터1(2-2)을 준비하였다.Comparative example multifunctional ventilation filter 1 (2-2) was prepared in the same manner as in Example 1, except that the comparative example triboelectric generator 1 (2-2) was prepared by implementing the vertical length of the housing member at 2 cm. prepared.

비교예 2Comparative Example 2

하우징부재의 내부공간의 너비 즉 가로길이를 3cm로 구현하여 전극부재, 마찰부재 및 플러터링부재의 너비도 3㎝이하로 하여 비교예 마찰전기 제너레이터2(2-3)를 준비한 것을 제외하면 비교예1과 동일한 방법으로 비교예다기능성 환기필터2(2-3)를 준비하였다.Comparative Example Except for preparing the triboelectric generator 2 (2-3) by making the width of the inner space of the housing member 3 cm, and the width of the electrode member, the friction member, and the fluttering member 3 cm or less Comparative Example Comparative example multifunctional ventilation filter 2 (2-3) was prepared in the same manner as in 1.

비교예 3Comparative Example 3

하우징부재의 내부공간의 너비 즉 가로길이를 4cm로 구현하여 전극부재, 마찰부재 및 플러터링부재의 너비도 4㎝이하로 하여 비교예마찰전기 제너레이터3(2-4)을 준비한로 한 것을 제외하면 비교예1과 동일한 방법으로 비교예다기능성 환기필터3(2-4)을 준비하였다.Except that the width of the inner space of the housing member, that is, the width is 4 cm, and the width of the electrode member, the friction member, and the fluttering member is also 4 cm or less, and the comparative example triboelectric generator 3 (2-4) is prepared. In the same manner as in Comparative Example 1, Comparative Example multifunctional ventilation filter 3 (2-4) was prepared.

비교예 4Comparative Example 4

전기방사용액에 PCM 마이크로캡슐을 첨가하지 않은 것을 제외하면 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 비교예다기능성 환기필터4를 제조하였다. Comparative Example multifunctional ventilation filter 4 was prepared in the same manner as in Example 1, except that PCM microcapsules were not added to the electrospinning solution.

실험예 1Experimental Example 1

필터부에 포함된 고분자나노섬유의 최적의 섬유 두께와 분포를 확인하기 위해 PVDF가 10wt%, 13wt%, 16wt% 및 19wt%로 포함된 전기방사용액을 준비하여 실시예1과 동일한 방법으로 전기방사한 후 얻어진 고분자 나노섬유를 SEM으로 관찰하고 그 결과이미지를 도 5에 나타내었다.In order to confirm the optimal fiber thickness and distribution of the polymer nanofibers included in the filter part, electrospinning solutions containing 10 wt%, 13 wt%, 16 wt%, and 19 wt% of PVDF were prepared and electrospinning was performed in the same manner as in Example 1. After the obtained polymer nanofiber was observed by SEM, the resulting image is shown in FIG.

도 5에 도시된 바와 같이 전기방사용액에 포함된 PVDF의 농도가 10wt%인 경우, 섬유의 직경이 얇아 먼지의 흡착 효율이 떨어지는 것을 알 수 있고, 전기방사용액에 포함된 PVDF의 농도가 19wt%로 증가할 때, 높은 점도로 인하여 나노섬유 구조가 형성되지 못하고 고분자끼리 서로 뭉치는 현상을 관찰할 수 있다.As shown in FIG. 5, when the concentration of PVDF contained in the electrospinning solution is 10 wt%, it can be seen that the adsorption efficiency of dust is reduced due to the thin diameter of the fiber, and the concentration of PVDF included in the electrospinning solution is 19 wt% When it increases to , it is observed that the nanofiber structure is not formed due to the high viscosity and the polymers agglomerate with each other.

따라서, 실시예 1과 같이 전기방사용액에 16wt%의 PVDF가 포함될 때, 섬유 직경의 분포가 필터 활용에 적합하며 섬유 형성 또한 잘 이루어졌음을 확인할 수 있으므로, 전기방사용액에 포함되는 고분자의 농도는 10wt%를 초과하고 19wt% 미만이 사용될 수 있을 것이다. 특히, 전기방사용액에 포함되는 고분자의 농도는 13~16wt%인 것이 바람직할 수 있다. Therefore, when 16wt% of PVDF is included in the electrospinning solution as in Example 1, it can be confirmed that the distribution of fiber diameters is suitable for filter utilization and the fiber formation is also well done, so the concentration of the polymer included in the electrospinning solution is More than 10 wt % and less than 19 wt % may be used. In particular, the concentration of the polymer contained in the electrospinning solution may be preferably 13 to 16 wt%.

실험예 2Experimental Example 2

고분자나노섬유에 포함되는 PCM마이크로캡슐의 함량을 결정하기 위해 실시예1의 전기방사용액에 PCM마이크로캡슐을 전혀 포함시키지 않거나, 10wt%의 PCM마이크로캡슐이 아니라 20wt%의 PCM마이크로캡슐을 포함시켜 실시예1과 동일한 방법으로 전기방사하여 얻어진 고분자나노섬유를 각각 SEM으로 관찰하고 그 결과이미지를 도 6에 나타내었다.In order to determine the content of PCM microcapsules included in the polymer nanofibers, the electrospinning solution of Example 1 did not include PCM microcapsules at all or included 20 wt% of PCM microcapsules instead of 10 wt% of PCM microcapsules. Each of the polymer nanofibers obtained by electrospinning in the same manner as in Example 1 was observed by SEM, and the resulting images are shown in FIG. 6 .

도 6으로부터, 전기방사용액에 고분자로서 PVDF가 16wt% 포함된 경우 10wt%의 PCM 마이크로캡슐이 사용되었을 때, 동일한 방사 조건에서 섬유 형태 및 직경 크기 변화가 없어 고분자 나노섬유가 잘 형성되는 것을 확인할 수 있다. 하지만, PCM마이크로캡슐이 20wt%로 포함된 전기방사용액을 사용한 고분자 나노섬유의 경우 직경이 불균일해지는 문제가 발생한다. 따라서 PCM마이크로캡슐을 20wt% 미만으로 포함하는 것이 바람직할 수 있을 것이다.From FIG. 6, it can be seen that when the electrospinning solution contains 16 wt% of PVDF as a polymer and 10 wt% of PCM microcapsules are used, there is no change in fiber shape and diameter size under the same spinning conditions, so that polymer nanofibers are well formed. there is. However, in the case of polymer nanofibers using an electrospinning solution containing 20 wt% of PCM microcapsules, a problem of non-uniform diameter occurs. Therefore, it may be desirable to include less than 20 wt% of PCM microcapsules.

실험예 3Experimental Example 3

실시예1, 실시예3, 실시예4 및 실시예6에서 얻어진 마찰전기 제너레이터1,3,4 및 6과 비교예1 및 비교예3에서 얻어진 비교예마찰전기 제너레이터1 및 3을 대상으로 마찰전기 제너레이터의 구조에 따른 플러터링 특징을 파악하고 그 결과를 도 7에 도시하였다.Triboelectric generators 1, 3, 4 and 6 obtained in Examples 1, 3, 4 and 6 and comparative triboelectric generators 1 and 3 obtained in Comparative Examples 1 and 3 were tested. The fluttering characteristics according to the structure of the generator were identified and the results are shown in FIG. 7 .

도 7을 참고하면, 마찰 전기 제너레이터의 간격과 너비가 감소할수록, 외부에서 동일한 풍력에너지가 제공될 때 더 많은 Contact Point가 발생하기 때문에 더 많은 마찰 전기를 수확할 수 있음을 예측할 수 있다.Referring to FIG. 7 , it can be predicted that as the spacing and width of the triboelectric generators decrease, more triboelectricity can be harvested because more contact points occur when the same wind energy is supplied from the outside.

실험예 4Experimental Example 4

실험예 3의 예측을 확인하기 위해 실시예1 내지 6에서 얻어진 마찰전기 제너레이터1 내지 6 및 비교예1 내지 3에서 얻어진 비교예마찰전기 제너레이터의 규격에 따른 마찰전기를 동일 조건에서 측정하여 평가하고 그 결과를 도 8에 나타내었다. In order to confirm the prediction of Experimental Example 3, the triboelectricity according to the specifications of the triboelectric generator 1 to 6 obtained in Examples 1 to 6 and the comparative triboelectric generator obtained in Comparative Examples 1 to 3 were measured under the same conditions and evaluated. Results are shown in FIG. 8 .

도 8에 도시된 바와 같이, 마찰전기 제너레이터에 일정한 풍속(10m/s)을 가해준 상태에서 발생되는 전압, 전류를 측정한 결과 gap크기가 1cm, width 크기가 2cm인 마찰전기 제너레이터에서 250V, 2.1u A로 가장 높은 에너지를 수확할 수 있음을 확인 할 수 있다. 그 이유는 도 7에 도시된 바와 같이 플러터링 과정에서 마찰면적이 극대화되기 때문이다. As shown in FIG. 8, as a result of measuring the voltage and current generated when a constant wind speed (10 m/s) was applied to the triboelectric generator, the triboelectric generator with a gap size of 1 cm and a width of 2 cm was 250V, 2.1 It can be confirmed that the highest energy can be harvested with u A. The reason is that the friction area is maximized during the fluttering process, as shown in FIG. 7 .

실험예 5Experimental Example 5

실시예에서 제조된 다기능성 환기필터의 축열 성능을 평가하기 위하여 다기능성필터1과 비교예다기능성필터4를 준비한 후, 필터 주변을 밀폐한 다음 필터를 중심으로 온도 구배를 형성하고 열화상 카메라를 통하여 온도 변화를 측정함으로서 필터의 단열 성능을 평가하고 그 결과를 도 9에 나타내었다. In order to evaluate the heat storage performance of the multifunctional ventilation filter manufactured in Example, after preparing multifunctional filter 1 and comparative multifunctional filter 4, the filter periphery was sealed, and a temperature gradient was formed around the filter through a thermal imaging camera. The thermal insulation performance of the filter was evaluated by measuring the temperature change, and the results are shown in FIG. 9 .

도 9를 참고하면, 비교예다기능성 환기필터4와 같이 마찰전기 제너레이터만 존재하였을 때 초기 23.5℃의 온도에서 12분 후 18℃로 5.5℃가 떨어진 것을 확인할 수 있고, 실시예1에서 얻어진 다기능성 환기필터1과 같이 필터부에 PCM마이크로캡슐이 분산된 고분자 나노섬유가 존재할 때는 초기 23.2℃의 온도에서 12분 후, 19.4℃로 3.8℃가 떨어진 것을 확인하여 PCM의 축열 성능으로 인해 온도 변화 속도가 감소된 것을 확인 할 수 있다. Referring to FIG. 9 , it can be confirmed that when only the triboelectric generator was present, as in Comparative Example Multifunctional Ventilation Filter 4, the initial temperature of 23.5 ° C fell by 5.5 ° C to 18 ° C after 12 minutes, and the multifunctional ventilation obtained in Example 1 As in filter 1, when there is a polymer nanofiber in which PCM microcapsules are dispersed in the filter part, it was confirmed that the temperature dropped by 3.8℃ from the initial temperature of 23.2℃ to 19.4℃ after 12 minutes, and the heat storage performance of PCM reduced the temperature change rate. can confirm what happened.

실험예 6Experimental Example 6

실시예1 내지 실시예 6에서 얻어진 다기능성환기필터1 내지 6과 비교예1내지 4에서 얻어진 비교예환기필터1 내지 4를 대상으로 마찰 전기 제너레이터로부터 발생되는 전기에너지의 크기에 따라 달라지는 필터 표면의 전위를 ESVM(Electrostatic voltameter)을 이용하여 측정하고 그 결과를 도 10에 나타내었다. 도 4에 도시된 회로를 통해 각 환기필터에서는 마찰 전기 제너레이터에서 발생되는 전기 에너지가 금속부재를 통해 필터부로 전달되어 전기에너지를 인가하게 되는데, 인가되는 전기에너지 크기가 커질수록 필터부 표면의 전위가 커지는 것을 확인 할 수 있다. For the multifunctional ventilation filters 1 to 6 obtained in Examples 1 to 6 and the comparative example ventilation filters 1 to 4 obtained in Comparative Examples 1 to 4, the filter surface that varies depending on the magnitude of electric energy generated from the triboelectric generator The potential was measured using an electrostatic voltameter (ESVM), and the results are shown in FIG. 10 . Through the circuit shown in FIG. 4, in each ventilation filter, the electric energy generated in the triboelectric generator is transferred to the filter part through the metal member to apply the electric energy. As the applied electric energy increases, the potential on the surface of the filter part increases. You can see it growing.

도 10에서 x축은 마찰 전기 나노제너레이터의 Gap size와 width를 표시한 것으로 예를 들어 1-2는 gap size가 1cm, width가 2cm인 마찰전기 나노제너레이터를 이용했을 때 발생되는 표면 전위 값을 y축에 나타낸 그래프이다. In FIG. 10, the x-axis indicates the gap size and width of the triboelectric nanogenerator. For example, 1-2 represents the surface potential value generated when a triboelectric nanogenerator with a gap size of 1 cm and a width of 2 cm is used. is the graph shown in

도 7과 8에 도시된 바와 같이 마찰전기 제너레이터에서 Gap size와 Width가 각각 1cm, 2cm 일 때 최대의 출력 전압과 전류를 나타냄을 확인할 수 있는데, 도 10을 통해 마찰전기가 높은 마찰전기 제너레이터를 사용할수록 필터부의 표면 전위가 증가하는 것을 확인 할 수 있다. As shown in FIGS. 7 and 8, it can be confirmed that the triboelectric generator shows the maximum output voltage and current when the gap size and width are 1cm and 2cm, respectively. It can be confirmed that the surface potential of the filter part increases as the number increases.

실험예 7Experimental Example 7

실시예2에서 제작된 다기능성 환기필터2, 일반적인 에어필터만 사용한 경우 및 방충망을 사용한 경우 미세 먼지 포집 효율을 측정하기 위하여 KLEPTON ultra fine dust air measuring instrument(클렙튼 초미세먼지 측정기, Klepton inc)를 사용하여 미세 먼지 포집 효율을 다음과 같이 평가하고 그 결과를 도 11에 나타내었다. 필터 주변을 밀폐 후, 필터로 향하는 공기 흐름을 생성 한 뒤 미세먼지를 발생 시킨 뒤 필터를 통과한 공기의 미세먼지 양을 측정하여 평가를 진행하였다. Multifunctional ventilation filter 2 manufactured in Example 2, KLEPTON ultra fine dust air measuring instrument (Klepton inc) was used to measure fine dust collection efficiency when only a general air filter was used and when an insect screen was used. The fine dust collection efficiency was evaluated as follows, and the results are shown in FIG. 11. After sealing around the filter, creating an air flow toward the filter, generating fine dust, and then measuring the amount of fine dust in the air that passed through the filter to evaluate it.

도 11에 도시된 바와 같이, 일반 방충망의 경우 999μg/m3 의 미세먼지가 측정이 되었지만, 에어 필터를 장착했을 때 428μg/m3, 본 발명의 다기능성 환기필터2를 사용한 경우는 233μg/m3로 에어필터 대비 약 20%의 미세먼지 흡착 성능이 향상된 것을 확인 할 수 있었다. As shown in FIG. 11, in the case of a general insect screen, 999 μg/m 3 of fine dust was measured, but when an air filter was installed, 428 μg/m 3 , In the case of using the multifunctional ventilation filter 2 of the present invention, it was 233 μg/m 3 compared to the air filter It was confirmed that the fine dust adsorption performance was improved by about 20%.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although the present invention has been shown and described with preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments, and to those skilled in the art within the scope of not departing from the spirit of the present invention Various changes and modifications will be possible.

Claims (17)

마찰전기를 생성하는 마찰전기제너레이터; 상기 마찰전기제너레이터가 생성한 마찰전기를 공급받아 필터부로 마찰전기를 공급하는 금속부재; 및 고분자 나노섬유를 포함하고 상기 금속부재의 상면에 부착 형성되어 상기 금속부재로부터 공급된 마찰전기에 의해 발생된 정전기 효과를 이용하여 미세먼지 및 초미세먼지를 포함한 유해물질을 흡착하는 필터부;를 포함하는데,
상기 마찰전기제너레이터는 장방형 바형상 내부공간이 형성되고 상기 내부공간은 길이방향 양단부면 각각의 중심측에 형성된 관통구를 통해 외부와 연통되는 구조를 갖는 하우징부재; 상기 내부공간의 상면과 하면에 각각 배치된 한 쌍의 전극부재; 상기 한 쌍의 전극부재 내측표면에 각각 배치되어 이격공간을 형성하는 한 쌍의 마찰부재; 및 상기 한 쌍의 마찰부재 사이에 형성된 상기 이격공간에 배치되는 플러터링부재;를 포함하고,
상기 플러터링 부재는 상기 하우징부재의 일측 관통구에 그 단부가 부착되는 플래그 형태의 유연물질로 구성되어, 상기 하우징부재의 관통구를 통해 상기 외부에서 풍력에너지가 가해지면 상기 플러터링부재에 플러터링이 발생되어 마찰전기가 생성되는 것을 특징으로 하는 다기능성 환기필터.
a triboelectric generator that generates triboelectricity; a metal member receiving the triboelectric power generated by the triboelectric generator and supplying the triboelectric power to a filter unit; And a filter unit including polymer nanofibers and attached to the upper surface of the metal member to adsorb harmful substances including fine dust and ultrafine dust by using an electrostatic effect generated by triboelectricity supplied from the metal member. include,
The triboelectric generator includes a housing member having a structure in which a rectangular bar-shaped inner space is formed and the inner space communicates with the outside through through-holes formed at the center of each of both end surfaces in the longitudinal direction; a pair of electrode members respectively disposed on upper and lower surfaces of the inner space; a pair of friction members respectively disposed on inner surfaces of the pair of electrode members to form a separation space; And a fluttering member disposed in the separation space formed between the pair of friction members;
The fluttering member is composed of a flag-shaped flexible material having an end attached to a through-hole on one side of the housing member, and when wind energy is applied from the outside through the through-hole of the housing member, the fluttering member flutters. A multifunctional ventilation filter characterized in that triboelectricity is generated by generating.
 제 1 항에 있어서,
상기 고분자 나노섬유는 상전이물질(PCM: phase change material)로 된 코어를 고분자로 이루어진 쉘이 감싸서 형성된 코어-쉘 구조의 PCM 마이크로캡슐을 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능성 환기필터.
According to claim 1,
The polymer nanofibers are multifunctional ventilation filters, characterized in that they include PCM microcapsules of a core-shell structure formed by wrapping a core made of a phase change material (PCM) with a shell made of a polymer.
 제 2 항에 있어서,
상기 고분자 나노섬유는 고분자를 용매에 용해시켜 얻어진 고분자용액에 PCM마이크로캡슐을 분산시켜 전기방사용액을 얻은 후, 상기 전기방사용액을 전기 방사하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 다기능성 환기필터.
According to claim 2,
The polymer nanofibers are multifunctional ventilation filters, characterized in that obtained by dispersing PCM microcapsules in a polymer solution obtained by dissolving a polymer in a solvent to obtain an electrospinning solution, and then electrospinning the electrospinning solution.
 제 3 항에 있어서,
상기 전기방사용액은 상기 고분자 10중량% 초과 19중량% 미만, 상기 PCM 마이크로캡슐 20중량% 미만 및 잔량의 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능성 환기필터.
According to claim 3,
The multifunctional ventilation filter, characterized in that the electrospinning solution contains more than 10% by weight of the polymer and less than 19% by weight of the polymer, less than 20% by weight of the PCM microcapsule and a residual amount of the solvent.
 제 4 항에 있어서,
상기 용매는 상기 고분자를 잘 용해시키는 동시에 낮은 비점의 용매이거나 상기 고분자를 잘 용해시키는 동시에 높은 비점의 용매와 공용매를 병행 사용하는 것을 특징으로 하는 다기능성 환기필터.
According to claim 4,
The multifunctional ventilation filter, characterized in that the solvent is a low boiling point solvent that dissolves the polymer well or a high boiling point solvent and a co-solvent that dissolves the polymer well.
 제 2 항에 있어서,
상기 코어를 이루는 PCM은 파라핀 왁스, OAP (4'-n-octylacetophenone), 1-도데카놀, 포르말린산, 락트산, 메틸 팔미테이트, 캄페닐론, 도카실 브로마이드, 카프릴론, 페놀류, 헵타데카논, 1-시클로헥실옥타데칸, 4-헵타데카논, 시안 아미드, 메틸 에이코사네이트(methyl eicosanate), 3-헵타데카논, 2-헵타데카논, 히드로신남산, 세틸 알코올, A-넵틸아민, 캄펜, O-니트로 아닐린, 9-헵타데카논, 디페닐 아민, 클로로 아세트산, 나프탈렌, 클로로산, 꿀벌 왁스, 글리콜산, P-브로모 페놀, 아크릴산, 페닐 아세트산, 글루타르산, 카테콜, 퀴논, 부티르산(Butyric acid), 카프로산(Caproic acid), 카프릴산(Caprylic acid), 카프르산(Capric acid), 라우르산(Lauric acid), 미리스트산(Myristic acid), 팔미트산(Palmitic acid), 스테아르산(Stearic acid), 아라키도닌산(Arachidic acid), 리그노세르산(Lignoceric acid), 글리세롤(glycerol), 폴리에틸렌 글리콜(Polyethylene glycol)로 구성된 그룹에서 선택되는 1개 이상이고,
상기 쉘을 이루는 고분자는 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리카보네이트, 에폭시, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리비닐 알콜, 아크릴 수지, 폴리아마이드, 폴리메틸메타크릴레이트, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 멜라민 수지, 셀롤로오스, 아이소보르닐 메타크릴레이트와 (메트)아크릴산 공중합체, 나일론, 젤라틴, 포름알데하이드, 멜라닌 및 이들의 (공)중합체로 구성된 그룹에서 선택되는 1개 이상인 것을 특징으로 하는 다기능성 환기필터.According to claim 2,
PCM constituting the core is paraffin wax, OAP (4'-n-octylacetophenone), 1-dodecanol, formalic acid, lactic acid, methyl palmitate, camphenelone, docasyl bromide, caprylon, phenols, heptadecanone , 1-cyclohexyloctadecane, 4-heptadecanone, cyanamide, methyl eicosanate, 3-heptadecanone, 2-heptadecanone, hydrocinnamic acid, cetyl alcohol, A-neptylamine, Camphene, O-Nitroaniline, 9-Heptadecanone, Diphenylamine, Chloroacetic Acid, Naphthalene, Chloroic Acid, Bees Wax, Glycolic Acid, P-Bromophenol, Acrylic Acid, Phenylacetic Acid, Glutaric Acid, Catechol, Quinone , Butyric acid, Caproic acid, Caprylic acid, Capric acid, Lauric acid, Myristic acid, Palmitic acid ( At least one selected from the group consisting of palmitic acid), stearic acid, arachidic acid, lignoceric acid, glycerol, and polyethylene glycol,
The polymer constituting the shell is polyurethane, polyurea, polycarbonate, epoxy, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyester, polyether, polyvinyl alcohol, acrylic resin, polyamide, polymethyl methacrylate, ethylene/vinyl acetate At least one selected from the group consisting of copolymers, melamine resins, cellulose, isobornyl methacrylate and (meth)acrylic acid copolymers, nylon, gelatin, formaldehyde, melanin, and (co)polymers thereof multi-functional ventilation filter. 제 1 항에 있어서,
상기 고분자 나노섬유를 이루는 고분자는 폴리에틸렌(Polyehtylene) 및 폴리프로필렌(Polypropylene)을 포함하는 폴리올레핀(Polyolefin)계 고분자, 폴리비닐리덴플루오르(polyvinylidenefluore)계 고분자, 폴리아마이드(polyamide)계 고분자, 폴리우레아(polyurea)계 고분자, 폴리우레탄계(polyurethane)계 고분자, 폴리이미드(polyimide)계 고분자, 폴리히드라지드(polyhydrazide)계 고분자, 폴리에스테르(polyester)계 고분자, 폴리카보네이트(polycarbonate)계 고분자, 또는 이들의 공중합체로 구성된 그룹에서 선택되는 1개 이상인 것을 특징으로 하는 다기능성 환기필터.
According to claim 1,
The polymer constituting the polymer nanofiber is a polyolefin polymer including polyethylene and polypropylene, a polyvinylidenefluore polymer, a polyamide polymer, and a polyurea polymer. )-based polymers, polyurethane-based polymers, polyimide-based polymers, polyhydrazide-based polymers, polyester-based polymers, polycarbonate-based polymers, or copolymers thereof Multifunctional ventilation filter, characterized in that one or more selected from the group consisting of.
 제 1 항에 있어서,
상기 금속부재는 다수의 관통구가 형성된 메쉬 구조의 평판으로 구현되는 것을 특징으로 하는 다기능성 환기필터.
According to claim 1,
The multifunctional ventilation filter, characterized in that the metal member is implemented as a flat plate having a mesh structure in which a plurality of through holes are formed.
 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 한 쌍의 마찰부재와 상기 플러터링부재는 서로 상이한 재료로 구성되는데, 마찰전기 시리즈(triboelectric series) 상에서 서로 다른 극성을 갖는 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 다기능성 환기필터.
According to claim 1,
The pair of friction members and the fluttering member are composed of different materials, and the multifunctional ventilation filter, characterized in that they are composed of materials having different polarities on the triboelectric series.
 제 11 항에 있어서,
상기 한 쌍의 마찰부재와 상기 플러터링부재는 서로 반대로 대전되는 물질 또는 서로 상대적 대전 정도의 차이가 큰 물질로 각각 구성되는 것을 특징으로 하는 다기능성 환기필터.
According to claim 11,
The pair of friction members and the fluttering member are multifunctional ventilation filters, characterized in that each is composed of a material that is oppositely charged to each other or a material that has a large difference in relative charging degree to each other.
 제 11 항에 있어서,
상기 플러터링부재는 음(-)으로 대전되기 쉬운 물질로서, 천연섬유, 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리이미드, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄으로 구성된 그룹에서 선택되는 1개 이상인 것을 특징으로 하는 다기능성 환기필터.
According to claim 11,
The fluttering member is a material that is easily charged with negative (-), natural fiber, polydimethylsiloxane (PDMS), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl chloride (PVC) , Multifunctional ventilation filter, characterized in that at least one selected from the group consisting of polyimide, polypropylene, polyethylene, polyurethane.
 제 13 항에 있어서,
상기 한 쌍의 마찰부재는 양(+)으로 대전되기 쉬운 물질로서, polyamide, wool, silk, PVA, cotton, polyester로 구성된 그룹에서 선택되는 1개 이상인 것을 특징으로 하는 다기능성 환기필터.
According to claim 13,
The pair of friction members are materials easily charged with positive (+), and are multifunctional ventilation filters, characterized in that at least one selected from the group consisting of polyamide, wool, silk, PVA, cotton, and polyester.
 제 1 항에 있어서,
상기 한 쌍의 전극은 무기전극, 스테인레스, 백금(Platinum), 금(Gold), 은(Silver), 구리(Copper), 알루미늄(Aluminum)으로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나로 구성된 금속전극 또는 전도성 폴리머로 이루어진 폴리머전극 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다기능성 환기필터.
According to claim 1,
The pair of electrodes are metal electrodes or conductive polymers made of any one selected from the group consisting of inorganic electrodes, stainless steel, platinum, gold, silver, copper, and aluminum. A multifunctional ventilation filter, characterized in that any one of the polymer electrodes made up.
 제 1 항에 있어서,
상기 하우징부재에 형성된 내부공간의 폭방향 단면의 가로길이비와 세로길이비는 2 ~ 4 : 1 ~ 1.5인 것을 특징으로 하는 다기능성 환기필터.
According to claim 1,
Multifunctional ventilation filter, characterized in that the horizontal length ratio and the vertical length ratio of the cross section in the width direction of the inner space formed in the housing member is 2 to 4: 1 to 1.5.
 제 1 항 내지 제 8 항, 제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항의 다기능성 환기필터를 포함하는 환기시스템.A ventilation system comprising the multifunctional ventilation filter according to any one of claims 1 to 8 and 11 to 16.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101680356B1 (en) * 2015-04-06 2016-11-29 한경대학교 산학협력단 Method for preparing nanofiber and nonwoven including a phase change materials
KR101972274B1 (en) * 2018-10-02 2019-04-24 (주)세라켐 Non-power air purifier
KR102043167B1 (en) * 2018-06-08 2019-11-11 성균관대학교산학협력단 Dust filter using triboelectricity

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180043561A (en) * 2016-10-20 2018-04-30 엘지전자 주식회사 Static electricity air filter
KR20190036606A (en) 2017-09-28 2019-04-05 안홍태 Air filter using cmt and making process thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101680356B1 (en) * 2015-04-06 2016-11-29 한경대학교 산학협력단 Method for preparing nanofiber and nonwoven including a phase change materials
KR102043167B1 (en) * 2018-06-08 2019-11-11 성균관대학교산학협력단 Dust filter using triboelectricity
KR101972274B1 (en) * 2018-10-02 2019-04-24 (주)세라켐 Non-power air purifier

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